[發(fā)明專利]一種高精度數(shù)控機(jī)床并聯(lián)主軸頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610171775.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105598478B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫通帥;褚宏鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇中智自動(dòng)化有限公司
• 主分類號(hào): B23B19/02
• 分類號(hào): B23B19/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種高精度數(shù)控機(jī)床并聯(lián)主軸頭，主要包括機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)，連接機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)的四條運(yùn)動(dòng)支鏈。每條運(yùn)動(dòng)支鏈均由下連桿、中連桿和上連桿組成，上連桿與機(jī)架通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球副連接，上連桿、中連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球副連接，中連桿、下連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球副連接，下連桿與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球副連接；四條運(yùn)動(dòng)支鏈之間通過(guò)四個(gè)耦合連桿和一個(gè)中心連桿相互連接，耦合連桿一端與運(yùn)動(dòng)支鏈中的中連桿固聯(lián)，另一端與中心連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)機(jī)床輸出軸的三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，具有轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間大、極限加工能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于機(jī)床主軸頭中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高精度數(shù)控機(jī)床并聯(lián)主軸頭。

背景技術(shù)

五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是一種科技含量高、精度高，專門(mén)用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床，而其關(guān)鍵部件主軸頭對(duì)機(jī)床加工復(fù)雜曲面的靈活度及精確度具有重要的決定作用。相比傳統(tǒng)的串聯(lián)形式的主軸頭，并聯(lián)形式的主軸頭具有剛度高、結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)積累誤差、運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量輕，具有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性等優(yōu)點(diǎn)，成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。例如德國(guó)DSTechnologie公司基于3-PRS機(jī)構(gòu)研發(fā)的三自由度Sprint Z3并聯(lián)主軸頭，已成功應(yīng)用與于復(fù)雜空間曲面零件的加工。然而，現(xiàn)有的并聯(lián)主軸頭構(gòu)型較少，且已公開(kāi)的并聯(lián)主軸頭的工作空間普遍較小，嚴(yán)重限制了主軸頭的極限加工能力，不利于并聯(lián)主軸頭在數(shù)控機(jī)床中的進(jìn)一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高精度數(shù)控機(jī)床并聯(lián)主軸頭，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床輸出軸的三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，具有轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間大、極限加工能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

本發(fā)明主要包括機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)、連接機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)的四條運(yùn)動(dòng)支鏈，其有兩種連接方式：

第一種連接方式：每條運(yùn)動(dòng)支鏈均由下連桿、中連桿和上連桿組成，第一運(yùn)動(dòng)支鏈A中的下連桿A一端與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)第一球副A連接，下連桿A另一端與中連桿A一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A連接，中連桿A另一端與上連桿A一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A連接，上連桿A另一端與機(jī)架通過(guò)第四球副A連接；第二運(yùn)動(dòng)支鏈B中的下連桿B一端與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副B連接，下連桿B另一端與中連桿B一端通過(guò)第二球副B連接，中連桿B另一端與上連桿B一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B連接，上連桿B另一端與機(jī)架通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B連接；第三運(yùn)動(dòng)支鏈C中的下連桿C一端與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副C連接，下連桿C另一端與中連桿C一端通過(guò)第二球副C連接，中連桿C另一端與上連桿C一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C連接，上連桿C另一端與機(jī)架通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C連接；第四運(yùn)動(dòng)支鏈D中的下連桿D一端與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)第一球副D連接，下連桿D另一端與中連桿D一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副D連接，中連桿D另一端與上連桿D一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副D連接，上連桿D另一端與機(jī)架通過(guò)第四球副D連接。

所述四條運(yùn)動(dòng)支鏈之間通過(guò)四個(gè)耦合連桿和一個(gè)中心連桿相互連接，每條運(yùn)動(dòng)支鏈與中心連桿之間均由一個(gè)耦合連桿連接，耦合連桿一端與運(yùn)動(dòng)支鏈中的中連桿固聯(lián)，耦合連桿另一端與中心連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，四個(gè)耦合連桿與中心連桿連接的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互重合形成一條軸線，設(shè)該條軸線為中心軸線L；所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副B軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副C軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副D軸線、中心軸線L匯交于一點(diǎn)G；所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副D軸線、中心軸線L匯交于一點(diǎn)K，點(diǎn)K與所述點(diǎn)G不重合。

所述中心連桿的一端通過(guò)第一萬(wàn)向鉸與機(jī)床輸出軸連接，且第一萬(wàn)向鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與所述點(diǎn)G重合；中心連桿的另一端通過(guò)第二萬(wàn)向鉸與主軸電機(jī)的輸出軸連接，且第二萬(wàn)向鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與所述點(diǎn)K重合。所述機(jī)床輸出軸與動(dòng)平臺(tái)之間設(shè)有動(dòng)平臺(tái)軸承，動(dòng)平臺(tái)軸承的內(nèi)環(huán)與機(jī)床輸出軸固聯(lián)，動(dòng)平臺(tái)軸承的外環(huán)與動(dòng)平臺(tái)固聯(lián)。所述主軸電機(jī)與機(jī)架固聯(lián)，主軸電機(jī)的輸出軸與機(jī)架之間設(shè)有機(jī)架軸承，機(jī)架軸承的內(nèi)環(huán)與主軸電機(jī)的輸出軸固聯(lián)，機(jī)架軸承的外環(huán)與機(jī)架固聯(lián)。